Как сделать робот-пылесос своими руками

Необходимые инструменты и материалы

Для изготовления самодельной конструкции требуются материалы и набор инструментов. Они следующие:

Контролер типа Arduino с соответствующими драйверами. Этот элемент можно приобрести в специализированном магазине. Контроллер после установки рекомендуется защитить от воздействия окружающей среды.
Лист фанеры применяется для создания основания. В некоторых случаях изготавливается корпус из поливинилхлорида, т. к. этот материал более надежный в применении.
Для обеспечения подвижности устанавливается 3 колеса. Они должны быть небольшого размера, поверхность изготавливается из материала с высокой степенью сцепления.
Провода сечением 0,75 мм² нужны для соединения отдельных элементов. Компактность конструкции определяет то, что требуется относительно небольшое количество провода.
Блок питания представлен 4 аккумуляторами по 18V

Также уделяется внимание тому, какие используются зарядные устройства. На момент работы источник питания может нагреваться до высокой температуры

Поэтому батареи должны быть изолированы от других материалов.
4 инфракрасных и 2 контактных датчика используются для определения положения устройства. Инфракрасные размещаются по периметру, контактные располагаются внутри бампера.
Клей, саморезы и другие крепежные элементы.
Набор отверток, паяльник, нож, карандаш, шуруповерт и некоторые другие инструменты.

Картонный элемент изготавливается для получения основания. Щетки по бокам существенно повышают эффективность создаваемого устройства,

Особенности изготовления робота-пылесоса дома

Для изготовления вам нужны хотя бы любительские навыки, потому что процесс производства робота-пылесоса требует затрат времени и терпения. Но готовый прибор поможет вам сэкономить сначала деньги, а потом время и силы, затрачиваемые на уборку.

Теоретические аспекты

Чтобы успешно изготовить робот-пылесос своими руками, необходимо понимать суть его работы изнутри. Давайте рассмотрим несколько правил, соблюдение которых обеспечит правильное функционирование техники:

Робот должен иметь форму шайбы, диска для правильного хода движения;
Колесики размещаются по диаметру пылесоса, чтобы он мог осуществлять развороты;
Центр тяжести наиболее оптимален на колёсах, но может находиться и рядом с ними;
Средняя скорость аппарата 25–35 см/сек;
Контактный бампер размером минимум 0,5 от окружности — обязательная составляющая робота-пылесоса;
Зарядка самодельного роботы должны выполняться от зарядного устройства, нет необходимости в разборке аппарата;
Пыль и мусор должна собираться в отдельную ёмкость, которую можно вынуть и прочистить.

Как сделать чертёж

Современные интернет-ресурсы позволяют провести сборку робота-пылесоса без чертежей и иных схем. Однако для понимания вами строения аппарата, советуем такой чертёж составить, чтобы наглядно представить внутреннее устройство. Дело в том, что подобрать детали для робота проще, чем грамотно расположить их внутри. Представим вам примерный чертёж будущего чуда техники:

Совет! отметьте на чертеже все составляющего будущего пылесоса и их примерными габаритами. Стрелками укажите направления воздуха и засасывания частиц пыли. Наглядность — один из шагов к успеху будущей сборки.

Для составления схемы давайте определимся, какие составляющие понадобятся в работе:

Плата Arduino — «головной мозг» будущего робота;
Турбина от старого пылесоса;
Двигатель маленького размера (можно взять старый компьютерный кулер);
Дальномеры — 2 штуки;
Колёса (желательно 2 обычных и 1 поворотное), двигатели с редукторами;
Контроллер (для двигателя);
3 литиевых аккумулятора;
Контроллер заряда;
Провода;
Плотный картон.

Важно! Если не сможете найти старую турбину — её можно сделать самому из плотного картона. Схема прилагается

Особенности проведения сборки

Собирая робот пылесос своими руками в домашних условиях, начните работу с организации электропитания. Для этого аккумуляторы зарядите при помощи контролёра. Дальше вам необходимо создать управление двигателями привода аппарата. Лучше всего использовать модуль на микросхеме типа L298. Для регулировки скорости на пин ENA или ENB нужно подать сигнал ШИМ. Чтобы изменить направление вращения, то подайте разноимённые сигналы на IN1 и IN2 для одного, и на IN2 и IN3 для второго двигателя.

Затем двигатель нужно соединить с Arduino. Из картона сделайте круг, затем присоедините к нему колёса (диаметр рассчитывайте под «начинку» — около 30–35 см). С двух сторон используйте обычные колёса, но с угловыми редукторами, а между ними сзади — поворачивающееся колесо для манёвренности.

На изготовленное основание вмонтируйте всю электронику и блок пылесоса. Дальномеры прикрепляем спереди.

Дальнейшим шагом необходимо соорудить турбину, поэтому лопасти компьютерного кулера убираем и приклеиваем в него на термоклей турбину от старого пылесоса. Закрепляйте её точно по центру: нам не нужен дисбаланс.

Боковые стенки пылесоса можете соорудить самостоятельно. Главное, не забывайте: он должен иметь цилиндрическую форму.

Тестирование аппарата

После сборки пылесоса обязательно проверьте его работу. Он должен будет выполнять следующие действия: ехать вперёд до препятствия. Если на пути встречается преграда, то робот отъезжает назад, делает разворот под неопределённым углом и едет в ту сторону. А также не забудьте проверить всасывающую силу аппарата. Если всё работает — вы успешно справились с задачей!

Конструкция робота пылесоса

Модификации автоматических пылесосов различаются между собой лишь своими возможностями и количеством функций. Основные составляющие робота-пылесоса присутствуют в каждой модели и представлены следующим списком:

Аккумуляторная батарея.
Модули со щетками и колесиками.
Контейнер-пылесборник.
Лопастная щетка.
Верхняя съемная панель.

Все детали размещаются в корпусе. В пылесосах, выполняющих функцию мойки, предусмотрена емкость для жидкости. Пылесос всегда комплектуется зарядным устройством.

Датчики пылесоса

Все устройства укомплектованы следующими типами датчиков навигации:

С помощью контактных сенсоров составляется карта, задается направление, обеспечивается передвижение по маршруту.
ИК-датчики устанавливаются в передней части и помогают роботу ориентироваться в окружающей среде. В некоторых моделях такой датчик монтируется сверху корпуса. Он определяет высоту и не позволяет застрять под мебелью во время уборки.
Использование виртуальных сенсоров необходимо для определения границ. За счет этой функции вся работа производится в строго отведенном месте.

Внешние датчики

Существует два способа навигации с помощью внешних датчиков:

Метод виртуальной стены. ИК-лучи создают невидимое препятствие, сохраняемое в памяти робота. На основе этих данных пылесос изменяет направление движения. Все пространство условно разбивается на зоны, и прибор каждый раз ограничивается заданными пределами.
Использование маяков. ИК-сигналы непрерывно подаются датчиком. В случае потери сигнала траектория движения пылесоса изменится.

Лазерная навигация

Считается наиболее оптимальным способом ориентирования. В дорогих моделях устанавливаются лазеры, определяющие положение самого пылесоса и расстояние от него до всех объектов. Полученные данные фиксируются в памяти устройства и потом используются при составлении карты помещения.

Дополнительная комплектация

Отдельные модификации умных пылесосов могут быть укомплектованы дополнительными компонентами:

Центральная турбощетка. Обеспечивает встречное движение с боковыми щетками, улучшая качество уборки.
Установка дополнительных боковых щеток. Расширяет область захвата мусора за один проход.
Фильтрующие элементы. Улавливают бактерии, грибки, плесень и т.д., находящиеся в воздухе.
Датчики грязи. Определяют чрезмерно загрязненные места, требующие углубленной очистки.

А сами-то вы пробовали такой пылесос?

Конечно! Для тест-драйва мы выбрали советскую квартиру, в которой до этого очень давно не убирались. Робот-пылесос ECOVACS T8 AIVI два дня очищал ее от пыли, мыл полы и знакомился с интерьерами. Результат отличный — ему удалось собрать пыль из-под всей мебели и труднодоступных углов и даже отмыть несколько серьезных пятен на плитке в ванной. При встрече с ковровым покрытием робот автоматически увеличивал мощность. Работал он самостоятельно и достаточно тихо, так что можно было подготовить этот материал прямо во время уборки. Иногда пылесос путался в связках проводов под столом, но в большинстве случаев благополучно выбирался из них самостоятельно. В самых сложных ситуациях он прерывал работу и честно просил о помощи. Но помощь с его стороны была гораздо больше — на такую же тщательную уборку вручную ушло бы в разы больше времени.

Способы обеспечения движения, уборки и питания робота-пылесоса

Движение роботизированного устройства в общем случае осуществляется двумя способами: по спирали (с центра наружу) и зигзагами. В микроконтроллеры можно также занести и схемы комнат по отдельности.

Пространственную ориентацию, объезд препятствия на пути следования пылесос осуществляет благодаря встроенным контактным и инфракрасным датчикам — они образуют систему обратной связи. Инфракрасные регулируют движение, определяя расстояние до стен, предметов, перепады высот. Контактные датчики срабатывают в бамперах при ударах о препятствия (подробнее о том, как работает прибор — в статье принципы работы роботов пылесосов).

Автоматизированный пылесос с автономным источником питания, конечно же, не развивает такую мощность всасывания, как ручной вариант. Практические испытания показали большую эффективность использования маленькой щетки совместно с всасывающей турбиной. Для уборки по углам передняя часть пылесоса оснащается 2 щетками, которые при работе подгребают мусор к главной.

Питание роботизированной системы можно осуществлять от нескольких аккумуляторов, напряжение на клеммах которых – 12 V (18 V), а его емкость равняется 7 А*ч. Зарядка осуществляется при прямом контакте либо беспроводным способом. Применение последнего увеличивает расходы на комплектующие детали.

Любая автоматизированная модель собирается на базе контроллера (мозга системы). Поэтому следует изучить язык его программирования для занесения алгоритма команд. Следует также учитывать интуитивную направленность командного интерфейса, что значительно облегчает процесс. Как микроконтроллер, так и используемые датчики часто имеют стандартизированные разъемы для подсоединений, поэтому пайка требуется редко.

Схема сборки робота-пылесоса в домашних условиях

Чтобы правильно сделать робот-пылесос своими руками, необходимо придерживаться следующего алгоритма (схема должна выполняться в четко указанной последовательности):

Загрузить необходимое программное обеспечение. Если вы хотите сделать свой робот-пылесос максимально похожим на заводские аналоги (исходя из выполняемых функций), вам нужно будет загрузить на микроконтроллер «Ардуино» необходимое программное обеспечение. Это можно сделать при помощи обыкновенного персонального компьютера — достаточно лишь загрузить код на плату «Ардуино».
Закрепить основные компоненты. Чтобы средства передвижения робота-пылесоса, кулер, микросхемы, аккумуляторы и вся прочая начинка устройства были надежно закреплены, вам потребуется фанерная основа. Она же по совместительству будет днищем вашего пылесоса. Туда же крепятся предварительно склеенные между собой при помощи суперклея турбина и емкость для сбора отходов. Также контейнер должен быть оборудован специальной трубкой, через которую будет выводиться выдуваемый воздух. Она должна быть защищена плотной тканью, которая послужит средством фильтрации. Кулер должен быть последовательно склеен со всеми сервоприводами, после чего посажен на все ту же фанерную площадку, на которой к тому времени уже должны быть монтированы микросхемы и аккумуляторы для подпитки устройства. Колеса для робота пылесоса могут быть куплены на рынке (однако вы можете предпринять попытку сделать их своими руками из консервной банки).

Механическая часть робота-пылесоса

Установить бампер. В этой модели он изготавливается из поливинилхлорида. Однако возможны и металлические аналоги. В любом случае при столкновении он должен физически воздействовать на переключатель, который заставит аппарат двигаться в другую сторону. Также стоит отметить, что после столкновения бампер должен возвращаться на первоначальное место.
Установить корпус. Чтобы все содержимое конструкции было надежно защищено, лучше всего использовать корпус из поливинилхлорида. При этом на нем можно сделать надрезы, чтобы он лучше снимался. Крышка корпуса крепится при помощи магнитов. В идеале их должно быть не менее 8 (приветствуются вариации, в которых использовано большее их количество).

Изготовление робота-пылесоса в домашних условиях

Как сделать робот-пылесос?

Сейчас популярность роботизированных домашних уборщиков все возрастает с каждым днем. Это обосновано тем, что данные устройства способны поддерживать покрытия вашего пола в чистоте и при этом не отнимать у вас времени. Их главным отличием от управляемых человеком собратьев является то, что очистка поверхности, перемещение и ориентирование в пространстве осуществляются устройством самостоятельно. Этого удалось достичь благодаря наличию специальных датчиков, которые контролируют смену режима работы, перемещение и подзарядку пылесоса.

Основная проблема заключается в том, что приобрести робот-пылесос на рынке сейчас достаточно проблематично. Далеко не везде удается подобрать подходящую модель, да и ценовая политика некоторых реализаторов устраивает далеко не всех. Однако не стоит отчаиваться. У вас всегда есть возможность создать самодельный робот-пылесос. Само собой, сделать такое устройство своими руками и в домашних условиях — это весьма длительный процесс, который потребует терпения, определенного набора материалов и инструментов, а также навыков работы с подобного рода техникой. Схема создания робота-пылесоса в домашних условиях вполне постижима даже для любителя. Однако в процесс создания подобного рода механизмов необходимо вникнуть и выяснить все нюансы предстоящей операции. В противном случае вы лишь зря потратите время и средства.

Робот-пылесос своими руками

Описание самодельного робота пылесоса

Если вы все сделаете правильно, у вас получится модель, соответствующая этому описанию:

диаметр устройства составляет 30 сантиметров, высота – 9 сантиметров. Корпус сделан из вспененного поливинилхлорида. При этом толщина самого корпуса достигает 6 миллиметров;
в бампере установлены 4 датчика, посредством которых будет фиксироваться положение робота-пылесоса в пространстве. При этом имеется пара переключателей, подсоединенных на случай непредвиденных столкновений. Края обиты резиновой прокладкой, чтобы при случайном столкновении с мебелью не повредить ее;
емкость для пыли и мусора изготовлена из поливинилхлорида толщиной в 4 миллиметра. Фильтр для пыли изготовлен из 2 обыкновенных тряпичных салфеток, которые можно купить в каком угодно бытовом магазине. Крышка, защищающая содержимое мусорного контейнера, прикреплена к основанию при помощи магнитов;
турбина изготовлена из тонких пластиковых листов, фрагментов компьютерных дисков и поливинилхлорида;
верхняя крышка устройства держится на суперклее;

инфракрасные датчики имеют 4 выхода подключения к системе «Ардуино». При этом обычный режим работы подразумевает выдачу логической единицы, а ситуация, в которой хотя бы один из датчиков системы срабатывает — логический ноль;
если ИК-датчик не сработал, а пылесос тем не менее наткнулся на какое-либо препятствие, его бампер нажмет на переключатель, что спровоцирует откат устройства на несколько сантиметров назад. После этого будет произведен разворот, а работа продолжится. Переключатели при этом нужны достаточно мощные, чтобы своевременно устанавливать бампер в исходное положение;
мотор, отвечающий за движение передней щетки, подключается в Arduino через MOSFET. При этом в том случае, когда робот-пылесос находится в движении, щетка вращается достаточно медленно для того, чтобы пыль, грязь и мусор не разбрасывались по комнате, а, наоборот, собирались вместе и втягивались в жерло. А если робот находится возле стены или угла, щетка ускоряет темп своей работы, так как большинство пыли и грязи как раз и скапливается вдоль плинтусов;
питание робота пылесоса осуществляют 4 литийионных аккумулятора, а также понижающий преобразователь переменного тока. Каждая пара вышеупомянутых литийионных аккумуляторов подключена последовательно;
основание устройства изготовлено из высокопрочной фанеры;
конструкция устройства подразумевает наличие 3 шариковых колес;
все щетки робота-пылесоса изготовлены из достаточно жесткой лески.

Благодаря навигационной системе, робот может ориентироваться в пространстве. Только от этой характеристики будет зависеть не только качество вымытых полов, но и то, будут ли они вымыты вовсе. Имеется 4 основных типа навигации:

видеокамеры;
датчики пылесоса;
лазерное наведение;
внешние датчики.